低波前畸變光學(xué)安裝座的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】低波前畸變光學(xué)安裝座
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年12月26日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/745，932的權(quán)益，其內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]一般地，本發(fā)明涉及光學(xué)安裝座，特別地，本發(fā)明涉及被構(gòu)造為在使用時(shí)能減小光學(xué)部件中畸變的光學(xué)安裝座。
【背景技術(shù)】
[0004]光學(xué)安裝座是支撐光學(xué)元件的光機(jī)械裝置，用于確保光學(xué)元件的特性不會(huì)被無(wú)意中損害。由于研宄者和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者推動(dòng)了光學(xué)科學(xué)的界限，因此對(duì)更全面保護(hù)其所支持的高性能光學(xué)元件規(guī)格的光機(jī)組件的需求日益增長(zhǎng)。然而，許多現(xiàn)代光學(xué)安裝座極大損害了所安裝的光學(xué)部件的特性。
[0005]激光品質(zhì)的光學(xué)元件通常被處理成具有非常高的容差。例如，激光品質(zhì)的鏡片通常被拋光成平面度在0.063 μ m至0.032 μ m范圍內(nèi)，或者約為HeNe激光器發(fā)出的紅光波長(zhǎng)的1/10至1/20。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)前可提供的光學(xué)安裝座在精密光學(xué)部件上施力，這顯著降低了它們的光學(xué)性能，進(jìn)而降低了使用它們的光學(xué)系統(tǒng)的性能。例如，激光鏡片由被驅(qū)動(dòng)到光學(xué)部件的邊緣的尼龍尖端定位螺釘固定時(shí)，其平面度會(huì)降低。另一個(gè)例子是當(dāng)安裝在傳統(tǒng)安裝座上時(shí)，使用半波板來(lái)控制光場(chǎng)的偏振時(shí)，由于偏振特性受損而出現(xiàn)光延遲。
[0006]許多已知的裝置包括例如用于夾持光學(xué)部件的單個(gè)彈簧加載的指狀物，每一個(gè)指狀物需要單獨(dú)調(diào)整，并產(chǎn)生大小和方向不同的不平衡力。這種設(shè)計(jì)具有很多部件，并且很難在不產(chǎn)生意外作用力和壓力的情況下進(jìn)行調(diào)整。已知的裝置通常不適用于不同尺寸的光學(xué)部件，這是因?yàn)?，例如，彈力不容易調(diào)整。
[0007]除了保持所安裝的光學(xué)部件的特性外，保持光學(xué)部件的盡可能多的正面和周邊可用也是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種光學(xué)安裝座，能以非常小的光學(xué)畸變和優(yōu)越的穩(wěn)定性確保光學(xué)部件被保持在適當(dāng)位置。作為額外的優(yōu)點(diǎn)，該低畸變安裝機(jī)構(gòu)提供了定量和可調(diào)整的一系列作用力，其在一定范圍的環(huán)境條件下可相對(duì)恒定。安裝力的位置被控制，以使得光學(xué)部件上的畸變力最小，同時(shí)提供滿足高性能光學(xué)系統(tǒng)所需的足夠的夾持力。
[0009]所述的設(shè)計(jì)可大范圍適用于反射、傳送或處理光場(chǎng)的光學(xué)裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)安裝座的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；
[0011]圖2是圖1中的光學(xué)安裝座安裝到一支架上的透視圖，其中光學(xué)安裝座以半透明狀態(tài)示出；
[0012]圖3是圖1中光學(xué)安裝座的內(nèi)部元件的側(cè)視圖；
[0013]圖4是圖3所示的圖1中光學(xué)安裝座的安裝到一殼體中的內(nèi)部元件的側(cè)視圖，其中殼體以半透明狀態(tài)示出；
[0014]圖5示出了用于圖1的光學(xué)安裝座的保持元件的一個(gè)實(shí)施例；
[0015]圖6A和6B示出了圖5中的保持元件的實(shí)施例在校準(zhǔn)圖1的光學(xué)安裝座中的用途;
[0016]圖7示出了使用圖1的光學(xué)安裝座的某些特定特征的光學(xué)裝置的一個(gè)實(shí)施例；
[0017]圖8A和SB示出了有限元分析的一個(gè)實(shí)施例，說(shuō)明了安裝于圖1的光學(xué)安裝座的光學(xué)部件上的壓力，與安裝于傳統(tǒng)的側(cè)面安裝座的光學(xué)部件上的壓力的有限元分析之間形成對(duì)比。
【具體實(shí)施方式】
[0018]根據(jù)本發(fā)明原理的，對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例的描述可通過(guò)參照附圖來(lái)閱讀，這些附圖應(yīng)被認(rèn)為構(gòu)成整個(gè)說(shuō)明書(shū)的一部分。在公開(kāi)于此的本發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明書(shū)中，任何對(duì)方向或方位的指代僅僅意在方便描述，不應(yīng)以任何方式限制本發(fā)明的范圍。在說(shuō)明書(shū)中描述的或者示于附圖中并在下文討論的相對(duì)的術(shù)語(yǔ)，例如“下部”，“上部”，“水平”，“垂直”，“之上”，“之下”，“上”，“下”，“頂部”，“底部”及其衍生詞(例如“水平地”，“向下地”，“向上地”等)應(yīng)被解釋為指代方向。這些相對(duì)的術(shù)語(yǔ)僅僅在于方便描述，并不要求裝置按特定方向構(gòu)造或操作，除非有明確指示。例如“附接”，“附著”，“連接”，“接合”，“互連”及類(lèi)似的術(shù)語(yǔ)，用于指代構(gòu)件的固定關(guān)系，或者構(gòu)件之間彼此直接或通過(guò)中間構(gòu)件間接連接，以及兩者均可移動(dòng)或剛性連接的關(guān)系，除非有不同的明確說(shuō)明。而且，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)參照示例性的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。因此，本發(fā)明顯然不應(yīng)局限于這些通過(guò)舉例說(shuō)明的某些可能的非限制性特征的組合的示例性實(shí)施例，其中上述特征可單獨(dú)存在或與其他特征組合；本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
[0019]本公開(kāi)內(nèi)容描述了意在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。本說(shuō)明書(shū)并不意在被理解為限制意義，而是僅以說(shuō)明性目的參照附圖提供了本發(fā)明的例子，向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員建議本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。在附圖的各視圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同或類(lèi)似的部件。
[0020]重要的是應(yīng)該理解，所公開(kāi)的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明創(chuàng)新性教導(dǎo)的許多有益用途的示例?？傊?，本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)中的陳述并不必然限制本發(fā)明的任何一項(xiàng)權(quán)利要求。而且，某些陳述可適用于某些創(chuàng)造性特征，但不適用于其他特征?？傊怯胁煌闹甘?，單個(gè)元件可以是多個(gè)元件，并且反之亦然，而不失一般性。
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)安裝座前板100。光學(xué)安裝座前板100包括用于將至少一個(gè)光學(xué)部件I1精確地定位和保持在殼體120內(nèi)的部件，同時(shí)控制施加在光學(xué)部件110上的力以使其最小化，并保持光學(xué)部件110的第一表面160的大部分以及周邊180可用。盡管在所描述的實(shí)施例中，光學(xué)部件110為圓盤(pán)形，應(yīng)該理解也可以使用其他幾何形狀或構(gòu)形。通常，光學(xué)部件I1被穩(wěn)定在至少一個(gè)限制元件130和至少一個(gè)施力元件140之間的光學(xué)安裝座100中。該光學(xué)部件被保持在與其第一表面160具有至少一個(gè)接觸點(diǎn)的限制元件130和與其第二表面170具有至少一個(gè)接觸點(diǎn)(與限制元件130和第一表面160的接觸點(diǎn)對(duì)應(yīng))的施力元件140之間，該兩個(gè)元件的組合在光學(xué)部件110的較小部分上施加夾持力。而施力元件140通過(guò)保持元件150保持在適當(dāng)位置，所述保持元件150可用于調(diào)整由施力元件140施加在光學(xué)部件110上的力。
[0022]在所不實(shí)施例中，光學(xué)部件110為一圓盤(pán)，其具有第一表面160，與所述第一表面160相對(duì)的第二表面170，以及具有一定厚度并與所述圓盤(pán)的第一表面垂直的中心軸線190的周邊180。限制元件130和施力元件140之間的壓力沿著中心軸線190將光學(xué)部件110精確地定位和保持在一定范圍內(nèi)。
[0023]限制元件130和施力元件140在光學(xué)部件110的表面160、170上的不連續(xù)位置處與所述光學(xué)部件110接觸。優(yōu)選地，所述元件在光學(xué)部件110的靠近周邊180的表面160、170的周?chē)c其接觸。限制元件130與光學(xué)部件110的第一表面160上的不連續(xù)位置接觸，而施力元件140與光學(xué)部件110的第二表面170上的不連續(xù)位置接觸，其中，第一表面160和第二表面170上的不連續(xù)位置彼此相對(duì)并且以大體上相同的徑向位置靠近周邊180。因此，限制元件130和施力元件140的組合形成了沿軸線190保持光學(xué)部件110的位置的夾具。
[0024]為了確保它們?cè)诠鈱W(xué)部件110的表面160、170上保持彼此直接相對(duì)的不連續(xù)接觸位置，限制元件130和施力元件140相對(duì)于殼體120定位。在所示實(shí)施例中，限制元件130是殼體120的延伸，因此可以得知其相對(duì)于殼體120的位置。施力元件140楔入到殼體120的凹口 200中，以便相對(duì)于限制元件130持續(xù)地定位施力元件140，從而施加夾持力。
[0025]通過(guò)向初始位置設(shè)置一元件(未示出)，光學(xué)部件110還可被精確地定位在第一表面160的側(cè)面，其中所述元件提供將光學(xué)部件110緊固在側(cè)面的必需的力。在某些應(yīng)用中，該力可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，并被校準(zhǔn)以便對(duì)使用所述光學(xué)部件的裝置的光學(xué)畸變提供已知的影響